(57)【要約】【課題】有機ＥＬデバイスのレイアウト設計を容易にする。【解決手段】発光素子として例えば有機ＥＬ素子等を用いた表示装置において、１画素は、ＲＧＢＷの４色のサブピクセルが２行２列に配置されて構成されている。１画素は略四角形であり、そのうちのサブピクセルの少なくとも１つは他のサブピクセルと面積が異なり、同一行でそれぞれ左右隣接する色のサブピクセルの高さは、同一で、同一列でそれぞれ上下隣接する色のサブピクセルの幅は、同一である。１画素を４つのサブピクセルに分割する分割線の交点位置を変えてサブピクセルの面積比を変えた場合でも上記関係を満たすことにより、設計変更が容易でかつどのような面積比とした場合も高輝度、長寿命の表示装置とすることが容易となる。【選択図】図３
2005129504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光表示装置において、
それぞれ略四角形の複数の画素を有し、前記複数の画素のぞれぞれは４つのサブピクセルを有し、
前記４つのサブピクセルのうち、左右隣接する該サブピクセルの高さは同一であって、
前記サブピクセルの少なくとも１つは該サブピクセルの面積が他のサブピクセルの面積と異なることを特徴とする発光表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光表示装置において、
前記４つのサブピクセルのうち、上下隣接する前記サブピクセルの幅は同一であることを特徴とする発光表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発光表示装置において、
前記４つのサブピクセルの射出光色は、それぞれ、赤、緑、青、白であることを特徴とする発光表示装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光表示装置において、
前記４つのサブピクセルの１画素うちでの配列順は、前記複数の画素のそれぞれで等しいことを特徴とする発光表示装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光表示装置において、
前記複数の画素では、前記４つのサブピクセルが２行２列のマトリクスに配列されていることを特徴とする発光表示装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光表示装置において、
前記４つのサブピクセルは、それぞれエレクトロルミネッセンス素子を備え、各エレクトロルミネッセンス素子は、同一色を発光し、少なくとも１つのサブピクセルにおいて、カラーフィルタが設けられていることを特徴とする発光表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光表示装置において、
それぞれ所定波長成分の色が割り当てられた前記４つのサブピクセルにおいて、前記エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルにおいて最も発光強度の高い波長成分に対応するサブピクセル面積は、他の波長成分に対応するサブピクセルのうちの少なくとも１つのサブピクセル面積よりも小さいことを特徴とする発光表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の発光表示装置において、
前記４つのサブピクセルのうち、各サブピクセルに設けられている発光素子から外部への射出光強度の最も高いサブピクセルの面積は、他の波長成分に対応するサブピクセルのうちの少なくとも１つのサブピクセル面積よりも小さいことを特徴とする発光表示装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発光表示装置において、
互いに面積の異なる前記サブピクセルでは、各サブピクセルに設けられている発光素子の発光面積が互いに異なることを特徴とする発光表示装置。
【請求項１０】
発光表示装置において、
複数の画素を有し、各画素は２本の分割線によって４つのサブピクセルに分割され、
前記４つのサブピクセルのうち、左右隣接する該サブピクセルの列方向の高さが同一であり、かつ上下隣接する前記サブピクセルの行方向の幅が同一であり、
前記サブピクセルの少なくとも１つの面積は、他のサブピクセルの面積と異なることをを特徴とする発光表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発光表示装置において、
各サブピクセルを動作させるための少なくとも２本の信号配線は、前記２本の分割線のいずれかの延在方向に沿って設けられていることを特徴とする発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などの発光素子を有する発光表示装置に関し、特に１画素が複数の異なる色に対応付けられたサブピクセルを備える発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代わる次世代の平面表示装置（フラットパネルディスプレイ）の１種として自発光型の発光表示装置、例えば有機ＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置が注目されている。このような発光表示装置は、それぞれＥＬ素子を備えた複数のの画素が例えばマトリクス配列されており、各画素での発光を制御することで全体として所望の画像を表示する。フルカラー表示型のディスプレイでは、各画素がフルカラーを表示する方式として、、１画素を複数のそれぞれ異なる発光色の複数のサブピクセルから構成する方法が知られている。なお、サブピクセルごとに異なる発光色を得るには、各サブピクセルのＥＬ素子の発光層にそれぞれ異なる発光色を示す発光材料を用いる方法や、各ＥＬ素子で発光材料を共通として各サブピクセルにそれぞれ異なるカラーフィルターを用いる方法などがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９０４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなＥＬ表示デバイスにおいて、例えば、自然画像等、白成分の多い画像を表示するために、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれのサブピクセルも高い輝度で発光することが求められる。ここで、ＥＬ素子の発光強度は、各ＥＬ素子に供給する電流量に依存するため、供給電流量を増やせば、高輝度表示を行うことができる。しかし、電流量を多くすれば、ＥＬ素子の消費電力が増大するだけでなく、表示装置としての寿命が短くなる傾向がある。これは、現在開発されている有機発光材料の多くが、供給電流量が多いほど、つまり素子内を流れる電流量が多くなるほど、より正確には単位面積当たりの電流量（電流密度）が高くなるほどＥＬ素子の輝度半減寿命が短くなる傾向にあることが一因である。
【０００５】
そこで、発光効率に応じてＲ，Ｇ，Ｂの各サブピクセル面積を変えて素子寿命を延ばそうとする試みが、例えば上記特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、素子寿命の改善の他の方法としてＲ，Ｇ，Ｂの３色と独立して白色（Ｗ）のサブピクセルを加えた４色構成の画素により、画素当たりの電流量を抑えつつ、高輝度の発光を実現する構成が検討されている。
【０００７】
画素をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４サブピクセル構成とすれば、原理的に白表示をＷのサブピクセルが担当できるため、白表示を行うために全サブピクセルを高輝度発光させずに済み、結果として１画素当たりの総電流量を少なくすることができる。
【０００８】
しかし、従来知られたＲ，Ｇ，Ｂの３色構造に、更にＷを加えた４色構成では、単純に設計すべきサブピクセル数が増える上に、１画素面積が４つのサブピクセル面積に分割されるので、３色構造と１画素面積が同一であると仮定した場合、単純比較すると、１画素内での有効表示（発光）領域、即ち１画素の開口率が低下する可能性が高い。各サブピクセルを動作させるための配線や素子数が、少なくとも、１画素内でのサブピクセル数の増加分だけ増えるためである。有機ＥＬ素子は供給電流量に応じた輝度で発光するが、ある輝度を実現するための発光面積が小さくなると、その分、ＥＬ素子での電流密度を増大させなければならず、これでは素子の寿命を縮めることになる。
【０００９】
したがって、４色構成とした場合、３色構造の場合以上に各サブピクセルの開口率を最大限向上するよう留意して設計する必要がある。
【００１０】
さらに、フルカラー表示において、白色光自体は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光を直接代用することはできないから、ＷのサブピクセルのＲ，Ｇ，Ｂのサブピクセルに対する最適な面積比は、発光効率が全色で等しいと仮定したとしても、単純に定めることができない。実際には、発光効率（外部に射出される光量基準での効率：外部量子効率）はＲ，Ｇ，Ｂによって異なる。また、表示する画像の種類やディスプレイの用途や大きさなどに応じてＷの面積比を調整する必要も予想される。
【００１１】
このように、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４色構成を採用した場合、各画素レイアウトを設計するにあたって考慮すべき要素が非常に多く、また面積比が様々な値をとる可能性があるため、画素レイアウトの設計の負担が非常に大きくなってしまう。一方、１種類の表示装置あたりの開発期間を短縮して製造コストの低減を図り、かつ、高い信頼性の装置を実現することが必要であり、そのために、画素レイアウトの設計が容易であることが重要である。
【００１２】
本発明は、１画素が複数のサブピクセルを備える発光表示装置においてその設計を容易とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、発光表示装置において、それぞれ略四角形の複数の画素を有し、前記複数の画素のぞれぞれは４つのサブピクセルを有し、前記４つのサブピクセルのうち、左右隣接する該サブピクセルの高さは同一であって、前記サブピクセルの少なくとも１つは該サブピクセルの面積が他のサブピクセルの面積と異なる。
【００１４】
また、本発明では、前記４つのサブピクセルのうち、上下隣接する前記サブピクセルの幅を同一にすることができる。
【００１５】
さらに、本発明では、前記４つのサブピクセルの射出光色は、それぞれ、赤、緑、青、白とすることができる。また、前記４つのサブピクセルの１画素内での配列順は、前記複数の画素のそれぞれで等しくすることが可能である。
【００１６】
本発明の他の態様では、上記発光表示装置において、前記４つのサブピクセルは、それぞれエレクトロルミネッセンス素子を備え、各エレクトロルミネッセンス素子は、同一色を発光し、少なくとも１つのサブピクセルにおいて、カラーフィルタが設けられている。
【００１７】
本発明の他の態様では、上記発光表示装置において、それぞれ所定波長成分の色が割り当てられた前記４つのサブピクセルにおいて、前記エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルにおいて最も発光強度の高い波長成分に対応するサブピクセル面積は、他の波長成分に対応するサブピクセルのうちの少なくとも１つのサブピクセル面積よりも小さい。
【００１８】
また、本発明において、互いに面積の異なる前記サブピクセルでは、各サブピクセルに設けられている発光素子の発光面積を互いに異ならせてもよい。
【００１９】
本発明の他の態様では、発光表示装置において、複数の画素を有し、各画素は２本の分割線によって４つのサブピクセルに分割され、前記４つのサブピクセルのうち、左右隣接する該サブピクセルの列方向の高さが同一であり、かつ上下隣接する前記サブピクセルの行方向の幅が同一であり、前記サブピクセルの少なくとも１つの面積は、他のサブピクセルの面積と異なる。
【００２０】
本発明の他の態様では、上記発光表示装置において、各サブピクセルを動作させるための少なくとも２本の信号配線は、前記２本の分割線のいずれか延在方向に沿って設けられている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、左右隣接する該サブピクセルの高さが同一であるので、各サブピクセルを動作させるための例えば行方向に延びる選択ラインを、蛇行することなく直線的に配置できるため回路レイアウト設計が容易となる。
【００２２】
また、上下隣接する前記サブピクセルの幅が同一であるので、列方向に延びる例えばビデオ信号や電源ラインを蛇行させることなく配置できる。また、上記行方向に延びる選択ラインなどと直交して直線的に配置できるため、回路レイアウト設計が容易で、高い開口率を得ることができる。
【００２３】
また、１画素をＲ，Ｇ，Ｂの３色と、これらとは独立した白色（Ｗ）との合計４色用の４つのサブピクセルから構成する場合でも、発光素子の発光波長依存性やカラーフィルターの透過波長依存性等を考慮し、画素当たりの電流量を抑えつつ、高輝度の発光を実現するサブピクセルのレイアウトの設計を容易にすることができる。よって、その面積比の変更も容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る発光表示装置１０内の画素１２の配置を概念的に示す図である。表示装置１０は、図１に示すように、基板上の表示部にマトリクス状に配置された複数の略四角形（図中、太い破線で囲んだ領域）の画素１２を備え、各画素１２は、それぞれ発光色の異なるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルを備える。このように１画素を、Ｒ，Ｇ，Ｂのサブピクセルの他に、さらにＷのサブピクセルを加えて構成することで、自然画像等の白成分の多い表示を少ない消費電力で行うことを可能としている。
【００２６】
本実施形態において、この１画素１２の４つのサブピクセルの配列には、２行２列のチェッカーボード配列を採用している。１画素内でのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗサブピクセルの配列順は任意であるが、図１の例では、１行１列目にＲ光を発するサブピクセル、１行２列目にＧ光を発するサブピクセル、２行１列目にＢ光を発するサブピクセル、２行２列目にＷ光を発するサブピクセルを配置している。
【００２７】
ここで、サブピクセルとは、最小の発光単位を意味し、データ信号に応じた強度で発光する。各サブピクセルでの発光は、発光素子で得られ、本実施形態では、この発光素子として、有機ＥＬ素子を備える。さらに、図１では省略しているが、後述する図２のように、各サブピクセルは、該サブピクセルの有機ＥＬ素子を個別に制御するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備える。
【００２８】
なお、図１の例では、このような複数の画素が配列されている表示部の周辺、言い換えると、基板の周辺部に、各画素を駆動するための周辺駆動回路（Ｈドライバ、Ｖドライバ）が内蔵されている。この周辺駆動回路は、各サブピクセルのＴＦＴをとほぼ同一工程で、同時に形成された複数のＴＦＴを利用することができる。
【００２９】
周辺駆動回路（内蔵型でなく外付けの駆動回路であっても良い）には、２行２列の各サブピクセルを駆動するための配線が接続されており、各行方向には、表示データを書き込むべきサブピクセル（行）を選択する選択ライン、より具体的には対応するサブピクセルのＴＦＴをＯＮさせるための選択信号が出力される選択ライン（ゲートライン）ＧＬが配置されている。また、各列方向には、選択されたサブピクセルに表示内容に応じた表示データを供給するデータラインＤＬと、各サブピクセルのＥＬ素子に表示データに応じた駆動電流を供給するための電源ラインＰＬとの２本がそれぞれ配置されている。
【００３０】
ここで、本実施形態では、各画素１２の行方向に左右に隣接するサブピクセルの高さ（行ピッチ）を互いに等しく設定している。また、列方向において、上下に隣接するサブピクセルの幅（列ピッチ）を互いに等しく設定している。
【００３１】
したがって、図１において、１画素内において、同一の行方向（水平走査方向）に並んだ２つのサブピクセルに対応して一本のゲートラインＧＬを直線状に配することができ、同一の列方向（垂直走査方向）に並んだ２つのサブピクセルに対応し、列方向にデータラインＤＬおよび電源ラインＰＬをそれぞれ直線状に配することが可能となっている。
【００３２】
また、画素自体も、行方向及び列方向で、隣接する画素同士が一直線状に並び、行方向に並んで配置された画素の１行目同士、２行目同士のサブピクセルはそれぞれ一直線状に配置され、列方向に並んで配置された画素の１列目同士、２列目同士のサブピクセルもそれぞれ一直線状に配列されている。このように、本実施形態では、全ての画素のサブピクセルを、それぞれ、行方向、列方向において、整然と、マトリクス状に配列させることができる。
【００３３】
ここで、１画素内のＲＧＢＷの各サブピクセルの面積は、上述のように、有機ＥＬ素子の発光効率や、発光スペクトルの強度分布（特に加色光の場合）、カラーフィルタの透過特性、表示装置の用途等、様々な要求に応じて適切な大きさにすることが要求される。したがって、１画素内の各サブピクセルの面積比を変えなければならない場合がある。
【００３４】
本実施形態では、このような１画素内のサブピクセルの面積及び面積比を、１画素を４つのサブピクセルに分割する２本の分割線の交点８０の位置（座標）によって決定している。２本の分割線は、一方がゲートラインＧＬと同様に行方向に延び、他方がデータラインＤＬや電源ラインＰＬと同様に列方向に延び、交点８０で直交している。なお、実際の装置においてこの分割線は実在の線ではなく、設計時の仮想線である。
【００３５】
図１の例において、交点８０は略４角形の画素の中央からずれた位置に設定されており、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗのサブピクセルの面積は、Ｒが最小、Ｗが最大、ＧとＢはその中間でかつ互いに同じ大きさになっている。異なる面積比とする場合、図３を参照して後述するように、この交点８０の位置を移動させれば、面積比と各サブピクセルのレイアウト及び形状を自動的に決定することができる。
【００３６】
同一表示装置内に設けられる複数の画素は、通常、同一のサブピクセル面積比となるように設計されており、各画素内での交点の相対的位置も同一となる。よって、交点８０の位置が、図１のように画素中央に設定されない場合であっても、１画素内の行方向に隣接する２つのサブピクセルと、列方向に隣接する２つのサブピクセルはいずれもそれぞれ一直線上に配置され、サブピクセルのピッチ、即ち、行ピッチや列ピッチが行毎、列毎には異なっても、全てのサブピクセルを整然とマトリクス状に配列させることができる。このように本実施形態によれば、２行２列のサブピクセルの交点８０の位置を変更することで、簡単にサブピクセルの各面積比を変更し、画素のレイアウト設計を容易に行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、データラインＤＬおよび電源ラインＰＬを、１画素内において上下隣接する２つのサブピクセルで共用するため、異なる色のサブピクセルごとにＤＬおよびＰＬを配線する構成と比べ、配線の占める面積が削減でき、開口率を高くすることができる。
【００３８】
次に、図２を参照して、本実施形態の表示デバイス１０の１つのサブピクセルの回路構成の一例を説明する。図２の例では、１つのサブピクセルは、電流の供給により発光するＥＬ素子２８と、選択信号によってオンオフ制御され、データラインＤＬに出力されたデータ信号に応じた電圧を保持容量３４及び駆動ＴＦＴ３６に供給する選択ＴＦＴ３２と、データ信号に応じた電圧を保持する保持容量３４、保持容量３４に保持された電圧に応じ、電源ラインＰＬからＥＬ素子２８に供給する駆動電流を制御する駆動ＴＦＴ３６を備える。
【００３９】
選択ＴＦＴ３２は、この例ではｐチャネルＴＦＴであり、ゲートがゲートラインＧＬに接続され、ソースがデータラインＤＬに接続され、ドレインが駆動ＴＦＴ３６のゲートに接続されている。駆動ＴＦＴ３６は、この例ではｐチャネルＴＦＴであり、ソースが電源ラインＰＬに接続され、ドレインがＥＬ素子２８のアノードに接続されている。ＥＬ素子２８のカソードは所定の負電源やグランドに接続されている。また、保持容量３４の第１電極が、選択ＴＦＴ３２のドレインと駆動ＴＦＴ３６のゲートとの間には、保持容量３４が設けられている。即ち、保持容量３４の第１電極が選択ＴＦＴ３２のドレイン及び駆動ＴＦＴ３６のゲートに接続され、保持容量３４の第２電極が保持容量ラインＳＣＬに接続されている（実際には、第２電極は保持容量ラインＳＣＬが兼用している）。
【００４０】
所定のゲートラインＧＬに低（Ｌ）レベルの選択信号が出力されると、そのゲートラインＧＬに接続されているサブピクセルの選択ＴＦＴ３２がオンする。このとき、各列のデータラインＤＬに、該当する列のサブピクセルデータ（表示データ）を順次、又は一括してセットすることで、駆動ＴＦＴ３６のゲートが表示データの電圧に設定される。なお、この電圧が保持容量３４に保持され、駆動ＴＦＴ３６のゲート電圧は、所定期間（例えば、次に再び該当する行が選択されるまでの１垂直走査期間）、表示データに応じた電圧に維持される。駆動ＴＦＴ３６は、上記ゲート電圧に応じて所定期間動作を続け、電源ラインＰＬからＥＬ素子２８に、駆動ＴＦＴ３６を介し、上記ゲート電圧に応じた電流が供給され、ＥＬ素子２８は供給された電流量に応じた強度で発光する。
【００４１】
次に、１画素内の４つのサブピクセルのレイアウトについて、更に図３を参照して説明する。１画素は略四角形であり、１画素が、行方向と列方向にそれぞれ延びる２本の分割線によってＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルに分割されている。分割線の交点８０は、それぞれ略四角形のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルに共通する頂点となっている。
【００４２】
ここで、サブピクセルの高さ（列方向：垂直走査方向長さ）ｈを、ある行のサブピクセルに選択信号を供給するゲートラインＧＬから、次行のサブピクセルに選択信号を供給するゲートラインＧＬの手前までの距離と定義し、サブピクセルの幅（行方向：水平走査方向長さ）ｗを、ある列のサブピクセルに駆動電流を供給する電源ラインＰＬから、１列隣のサブピクセルに駆動電流を供給する電源ラインＰＬの手前までの距離と定義し、サブピクセル面積Ｓは、Ｓ＝ｈ×ｗで表すとする。なお、現実の画素及びサブピクセルはレイアウトの都合で完全な四角形にならないことも多く、上記式で表すことができない場合もある。
【００４３】
上述のように、本実施形態では、１画素内で、行方向（左右）に隣接するサブピクセルの高さｈを同一とし、列方向（上下）に隣接するサブピクセルの幅ｗを同一とするので、画素１２の領域内で交点８０の座標を指定すれば、４つのサブピクセルの面積比（面積）は１つに定まる。図３（ａ）〜図３（ｄ）では、このような交点８０の設定によるレイアウト方法を採用し、かつ１画素内での分割線の交点８０の座標を変更して４つのサブピクセルの各面積比を変更した例を示している。なお、図３（ａ）〜図３（ｄ）において、１画素はいずれも同一の略正方形で、２本の分割線によって分割された４つのサブピクセルの１画素内でのＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの配列は同一で、ともに１行１列目がＲ、同行２列目がＧ、２行１列目がＢ、同行２列目がＷであり、サブピクセルの面積比が各例で異なっている。もちろん、１画素内での配列順は、この順には限られず、上下行方向、左右列方向、或いは斜め方向でＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗのサブピクセルの相対的な位置関係が入れ替わっていてもよい。
【００４４】
図３（ａ）に示すレイアウト例では、図１に示すレイアウトと同様で、分割線の交点８０の位置は、画素１２の中心に設定しており、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルの面積Ｓの比は、１：１：１：１となる。この場合、左右に隣接する２つのサブピクセルの内、１行目のＲおよびＧのサブピクセルの高さｈと、２行目のＢおよびＷのサブピクセルの高さｈの比は１：１であって、上下に隣接する２つのサブピクセルのうち、１列目のＲおよびＢのサブピクセルの幅ｗと、２列目のＧおよびＷのサブピクセルの幅ｗの比は１：１である。
【００４５】
図３（ｂ）に示すレイアウト例において、１行目の２つのサブピクセルの高さｈと、２行目の２つのサブピクセルの高さｈとの比は１：２であり、１列目の２つのサブピクセルの幅ｗと、２列目のＧおよびＷのサブピクセルの幅ｗとの比が１：２となる位置に分割線の交点８０の座標が設定されている。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルの面積Ｓの比は、１：２：２：４となる。
【００４６】
図３（ｃ）に示すレイアウト例において、１行目のサブピクセルの高さｈと、２行目のサブピクセルの高さｈの比が２：１となり、１列目の２つのサブピクセルと、２列目の２つのサブピクセルの幅ｗの比が１：２となる位置に、分割線の交点８０の座標が設定されている。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルの面積Ｓの比は、２：４：１：２となる。
【００４７】
図３（ｄ）のに示すレイアウト例では、１行目の２つのサブピクセルの高さｈと、２行目の２つのサブピクセルの高さｈとの比を２：１とし、１列目の２つのサブピクセルの幅ｗと、２列目の２つのサブピクセルの幅ｗの比を１：１となる位置に分割線の交点８０の座標が設定されている。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルの面積Ｓの比は、２：２：１：１となる。
【００４８】
図３に示す例のように、本実施形態によれば、１画素をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４つのサブピクセルに分割する分割線の交点８０の位置を、要求される４つのサブピクセルの面積比に応じて決めることで、所望の面積比が得られると共に、各サブピクセルの形状を含めたレイアウトを決定することができる。即ち、交点位置を変更すれば、自動的にサブピクセルの面積比とレイアウトが決定でき、面積比を変更しなければならない場合でも、各サブピクセルのレイアウトを最初から設計する必要はなく、分割線の交点座標という１つのパラメータの調整だけで、所望の面積比を持つ４つのサブピクセルのレイアウトを容易に決定することができる。
【００４９】
したがって、各サブピクセルの面積をＥＬ素子の発光効率、発光強度の分布（特に加色光の場合）や、カラーフィルタなどの色調整素子の光学特性（透過特性等）に応じて、変更することが非常に容易であり、最適な面積比を持つ画素レイアウトを効率的に設計することが可能となる。
【００５０】
次に、１画素内のより具体的なレイアウトを図４を参照して説明する。
【００５１】
図４に示す画素レイアウトは、１画素を構成する４つのサブピクセルの配列及び面積比が、図３（ｂ）に示したような関係を満たすように実際に１画素を設計した場合の一例である。具体的には、交点８０を図３（ｂ）のように、上行と、下行とのサブピクセルの高さｈの比が１：２となり、左列と、右列とのサブピクセルの幅ｗの比が１：２となる位置に設定した場合の１画素当たりの概略平面構成である。サブピクセルの面積比は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗで、１：２：２：４となっている。なお、上述のように分割線及びその交点は、実際の装置の画素内に残されてはいないが、例えば図４のようなレイアウトを設計する際には、１画素内の中央部に併設されているデータラインＤＬと電源ラインＰＬとのライン間に列方向の分割線、２行目のサブピクセル用のゲートラインＧＬの中央に行方向の分割線を設定し、この２本の分割線の交点８０をサブピクセルの面積比やレイアウト設計の基準とするができる。
【００５２】
なお、上述の定義では、各サブピクセルの面積Ｓをｈ×ｗで示すとし、この面積Ｓの比を、要求に応じて最適になるように設定すると説明している。しかし、ディスプレイを設計する上で、各サブピクセルの面積Ｓとして考慮すべき最も主要な領域は、各サブピクセルの発光領域３０の面積（以下発光面積）である。例えば、有機ＥＬ素子の発光効率、特に、ここでは、素子の外部量子効率（素子への供給電流（注入電子数）に対する実際にディスプレイ外部へ射出される光量（光子数））が異なる場合、電流密度を変えずに１サブピクセル当たりの発光量を増大させるためには、発光面積を大きくする必要があるからである。また、発光領域３０は、本実施形態では、後述するように各サブピクセルに設けられる有機ＥＬ素子の第１電極６６の端部の内側の領域であり、該第１電極６６と発光素子層とが直接接する領域である（詳細は、有機ＥＬ素子のより具体的な構造と共に、後述する）。
【００５３】
本実施形態では、サブピクセルの面積比、特に、各サブピクセルの発光面積を容易かつ確実に変更する方法の一つとして、図４に示すように、各サブピクセルの有機ＥＬ素子２８を制御するための回路素子（ＴＦＴ３２，３６、保持容量３４、配線ＧＬ、ＤＬ、ＰＬ、ＳＣＬ）を、互いに面積の異なるサブピクセルであっても、大きさ、特性をほぼ同一に設定している。
【００５４】
具体的には、図４において、対応するサブピクセルに接続されるゲートラインＧＬと、電源ラインＰＬとの交点付近には、いずれのサブピクセルでも、同じ大きさの保持容量３４が配置され、この交点から保持容量３４分だけ離れた位置にこの保持容量３４とデータラインＤＬにドレイン、ソースが接続された選択ＴＦＴ３２が設けられている。選択ＴＦＴ３２のサイズ（特にチャネル大きさ）を全サブピクセルで共通としているため、対応するデータラインから該選択ＴＦＴ３２までの距離は、サブピクセルに応じて異なっている。駆動ＴＦＴ３６は、列方向に配された電源ラインＰＬに沿って発光領域３０とラインＰＬとの間に配置されており、どのサブピクセルでも同一サイズ（特にチャネルの大きさ）に設計されている。従って、駆動ＴＦＴ３６と電源ラインとのコンタクト位置の対応するゲートラインＧＬからの距離は全サブピクセルで共通で、次行のゲートラインＧＬからの距離がサブピクセルの高さに応じて異なっている。
【００５５】
このようなレイアウトとすることにより、交点座標を変更すると、各サブピクセルの発光領域３０の大きさが優先的に変化する。また、ＴＦＴや保持容量の大きさが変わらなければ、それらの特性が変わらないから、回路素子の特性を計算し直す必要がない。したがって、各サブピクセルの有機ＥＬ素子２８の発光効率やその素子に対する要求輝度に応じた大きさとなるように交点位置を決めれば良い。
【００５６】
ここで、各サブピクセルの面積Ｓの比の設定方法の一例について説明する。この例では、各サブピクセルの発光素子として上述のように有機ＥＬ素子を用い、かつ、加色により白色光を得る有機ＥＬ素子を採用している。
【００５７】
有機ＥＬ素子は、発光材料に応じた波長の光を射出し、材料によって発光効率が異なり、発光効率の低い材料を用いた素子のサブピクセル面積は、効率の高い素子の面積より大きく設計することが好適である。また、どのサブピクセルにも同一の発光色、例えば白色の有機ＥＬ素子を採用し、カラーフィルタによって射出光の色を決定する方法を採用する場合、白色光の各波長領域での発光強度を考慮してサブピクセルの面積を決定することが望ましい。白色光は、現在、直接白色発光する材料が開発されていないので、互いに補色の関係にある２色の光を加色する方法が考えられており、例えば、黄色（実際にはオレンジ色）発光の第１発光層と、青色発光の第２発光層の２層の発光層を有機ＥＬ素子に設けることで実現する。
【００５８】
図５は、このようなオレンジ発光と青色発光から得る白色光のスペクトルの一例を表しており、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色のうち、Ｇの波長帯域の発光強度が最も低いことがわかる。したがって、このようなスペクトルの白色光の場合、Ｇのサブピクセル面積ＳGが他のＲ光やＢ光のサブピクセルの面積ＳR、ＳBよりも十分大きくなるように１画素の分割線の交点座標を決めることが必要である。各サブピクセルの有機ＥＬ素子に同量の電流を供給した場合に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光輝度ができるだけ揃うことが、素子の寿命の向上と素子駆動の単純化の観点で好適だからである。ここで、Ｒの波長帯域の発光強度とＢの波長帯域の発光強度が同一であれば、Ｒのサブピクセルの面積ＳRとＢのサブピクセルの面積ＳBとは、同一面積とすることができる（いずれもＳGよりは小さくする）。図５に示すような発光スペクトルでは、Ｒの波長帯域の発光強度よりＢの波長帯域の発光強度が弱いため、ＳB＞ＳRとすることが駆動条件をそろえる観点でもっとも望ましい。図４のレイアウトは、図５に示すようなスペクトルの白色発光素子を各サブピクセルに採用した場合に望ましい一例に該当し、Ｒのスペクトルが最も強いので、面積は、ＳR＜ＳG，ＳB＜ＳWを満たしている。図５のスペクトルを厳密に考慮すると、Ｇのサブピクセル面積がＢのサブピクセル面積よりも大きいことが望まれるが、視感上の問題が小さく、表示画像の白成分や、レイアウト設計の容易性等の観点から、図４では、ＧとＢの面積を同一としてもよい。
【００５９】
さらに、Ｗのサブピクセル２０の面積ＳWは、表示装置の用途などによって設定することができ、たとえば図４では、４つのサブピクセルの中で最も大きい面積に設定し、表示画像に自然画像の多い表示装置に採用することで、消費電力の低減と発光輝度の向上とを両立することを可能とできる。
【００６０】
なお、サブピクセルの面積Ｓの比は図４に示すような面積比に限られるものではなく、上述のように、有機ＥＬ素子の発光効率や、発光波長、カラーフィルターの透過特性、表示する画像特性等に応じて任意に変更することができる。
【００６１】
次に、図４及び図６を参照し、各サブピクセルのより具体的な構成について説明する。上述の通り、図４は、１画素内のサブピクセルの平面構成を示し、図６は、図４のＸ−Ｘ線に沿った概略断面構造を示す。図４の例では、４つのいずれのサブピクセルにおいても、選択ＴＦＴ３２は半導体の能動層とゲート電極３２ｇを備え、能動層のチャネル３２ｃに重なる位置に、行方向に形成されたゲートラインＧＬから、列方向に突出したゲート電極３２ｇが配置されている。また、選択ＴＦＴ３２のソース３２ｓは、コンタクト部においてデータラインＤＬに接続されている。
【００６２】
保持容量３４は、ドレイン領域３２ｄから行方向に延びた半導体層の容量電極３４ａと、ゲートラインＧＬと同様に行方向に延びる保持容量ラインＳＣＬとが、層間に図６に示すように半導体層を覆って形成されるゲート絶縁膜５４を介して、対向配置した位置に構成されている。さらに、容量電極３４ａは、電源ラインＰＬの近くで、コンタクトを介し、駆動ＴＦＴ３６のゲート電極３６ｇが接続されている。このゲート電極３６ｇは、列方向に延びる電源ラインＰＬに沿って配置されている。なお、図４において、ゲート電極３６ｇは、電源ラインＰＬと重ならない配置としたが、ゲート電極３６ｇの一部は、電源ラインＰＬの下側に配置してもよい。電源ラインＰＬの下層側に配置することにより、電源ラインＰＬの下層側空間を利用して開口率を上昇させることができる。
【００６３】
また、駆動ＴＦＴ３６の能動層を構成する半導体層は、電源ラインＰＬから発光領域３０の内側に突出した部分に設けられた該電源ラインＰＬとのコンタクト部から、電源ラインＰＬに沿って列方向にのびた後、電源ラインＰＬから離れる方向にサブピクセルの内側に向かって直角に曲がったＬ字型または逆Ｌ字型となっている。そして、上記直角に曲がった先の端部でコンタクトを介し、上方に形成されるＥＬ素子２８のアノード（図４中、太線で示している）に接続されている。
【００６４】
この例では、駆動ＴＦＴ３６はｐチャネルであり、駆動ＴＦＴ３６の能動層の電源ラインＰＬに接続している領域がソース、ＥＬ素子２８のアノードに接続している領域がドレインである。また、ゲート電極３６ｇは、半導体層のソース、ドレイン間の不純物ドープされていないチャネル領域の上方を覆って形成されている。
【００６５】
また、駆動ＴＦＴ３６とＥＬ素子２８とのコンタクトが発光領域３０の内側に位置しているため、ゲート電極３６ｇは、容量電極３４ａとのコンタクト部から直線状に電源ラインＰＬに沿って列方向に延びることができ、コンタクト迂回のために、開口率が減少することを防止することができる。
【００６６】
以下には、サブピクセルの断面構造について、上記駆動ＴＦＴ３６及び有機ＥＬ素子２８の断面を例に説明する。
【００６７】
ガラス基板５０上には、ＳｉＮとＳｉＯ2の積層からなるバッファ層５２が全面に形成され、その上の所定のエリア（ＴＦＴを形成するエリア）にポリシリコンの半導体層（能動層）３６ｐが形成される。なお、図示しない選択ＴＦＴ３２は、該駆動ＴＦＴ３６と同様な断面構造を備える。また、選択ＴＦＴ３２の能動層と、保持容量電極３４ａは、駆動ＴＦＴ３６の上記ポリシリコン半導体層３６ｐと同時に形成されたポリシリコン半導体層により構成されている。
【００６８】
能動層３６ｐおよびバッファ層５２を覆って全面にゲート絶縁膜５４が形成される。このゲート絶縁膜５４は、例えばＳｉＯ2およびＳｉＮを積層して形成される。このゲート絶縁膜５４の上方であって、チャネル領域３６ｃの上に例えばＣｒのゲート電極３６ｇが形成される。そして、ゲート電極３６ｇをマスクとして、能動層３６ｐへ不純物をドープすることで、この能動層３６ｐには、中央部分のゲート電極の下方に不純物がドープされていないチャネル領域３６ｃ、その両側に不純物のドープされたソース領域３６ｓおよびドレイン領域３６ｄが形成される。
【００６９】
そして、ゲート絶縁膜５４およびゲート電極３６ｇを覆って全面に層間絶縁膜５６が形成され、この層間絶縁膜５６を貫通してソース領域３６ｓ、ドレイン領域３６ｄの上部にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、層間絶縁膜５６の上面に配置されるソース電極５８、およびドレイン電極６０が形成される。なお、ソース電極５８には、電源ライン（図示せず）が接続される。ここで、このようにして形成された駆動ＴＦＴ３６は、この例ではｐチャネルＴＦＴであるが、ｎチャネルとすることもできる。
【００７０】
層間絶縁膜５６の上面のＥＬ発光領域の下方の領域には、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセルのそれぞれの波長の光のみを透過させるカラーフィルター６２が形成される。Ｗサブピクセルにはカラーフィルター６２は配置しない。
【００７１】
さらに、層間絶縁膜５６およびカラーフィルター６２を覆って、全面に平坦化膜６４が形成され、この平坦化膜６４の上にＥＬ素子２８の陽極として機能する透明電極６６が設けられる。また、ドレイン電極６０の上方の平坦化膜６４には、これらを貫通するコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、ドレイン電極６０と透明電極６６とが接続される。
【００７２】
なお、層間絶縁膜５６および平坦化膜６４には、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるが、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）などの無機膜を利用することも可能である。また、ソース電極５８、ドレイン電極６０は、Ａｌなどの金属が利用され、透明電極（第１電極）６６には通常ＩＴＯが利用される。
【００７３】
有機ＥＬ素子２８は、陽極と陰極との間に発光素子層７４を備えた構造を備え、本実施形態では、素子の下部にある第１電極（透明電極）６６が陽極として機能し、後述するように素子の上部にある第２電極（金属電極）７６が、陰極として機能している。もちろん、陽極が下で陰極が上にある素子構造には限られない。
【００７４】
本実施形態において、透明電極６６は、図６に示すように各サブピクセルで個別パターンに構成され、一方、陰極として機能するＡｌなどからなる金属電極７６は、全サブピクセルについて共通パターンで、上記透明電極６６との層間に少なくとも発光素子層７４を挟んで該透明電極６６と対向するように形成されている。
【００７５】
発光素子層７４は、少なくとも１層の有機発光層を有し、図６の例では、基板全面、つまり各サブピクセルで共通して、ホール輸送層６８有機発光層７０及び電子輸送層７２の積層構造を有する。有機発光層７０は、本実施形態では、白色発光を得るためオレンジ色に発光する第１の発光層と、青色に発光する第２の発光層との積層構造であり、他の電荷輸送層と同様に、サブピクセル毎に開口した蒸着マスクを用いることなく全素子共通で構成することが可能となっている。素子毎に独立したパターンに形成することも可能であり、特に、異なる単色の光を各素子から発光させる場合には、発光色毎に異なる発光材料が用いられるため、混色防止等の観点から、発光層７０については、素子毎に独立したパターンが採用される。素子毎に独立したパターンの場合には、図６において点線で示すように、透明電極６６と同程度の大きさのパターンに形成することができる。
【００７６】
透明電極６６の端部は平坦化膜７８で覆われている。この平坦化膜７８によって、各サブピクセルにおいてホール輸送層６８と透明電極６６とが直接接している部分が限定され、間に発光素子層７４を挟んで陽極と陰極が対向し、かつ透明電極６６と発光素子層とが直接接する部分が発光領域３０となる。なお、平坦化膜７８にも、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがＴＥＯＳなどの無機膜を利用することも可能である。
【００７７】
なお、ホール輸送層６８、有機発光層７０、電子輸送層７２には、有機ＥＬ素子に通常利用される材料が使用され、有機発光層７０の材料によって、発光色が決定される。上述のように、本実施形態では積層構造で白色光を得ている。
【００７８】
このような構成において、ゲート電極３６ｇの設定電圧に応じて、駆動ＴＦＴ３６がオンすると、電源ラインＰＬからの電流が、透明電極６６から金属電極７６に向かって流れ、この電流によって有機発光層７０において、発光が起こり、この光が、透明電極６６、平坦化膜６４、カラーフィルター６２、層間絶縁膜５６、ゲート絶縁膜５４、およびガラス基板５０を通過し、図６における下方（観察側）に射出される。
【００７９】
なお、図６のようにＴＦＴの上方にＥＬ素子２８を形成し、素子の上部電極に金属材料を用いた場合、素子からの光はＴＦＴの形成される基板５０側から外部に射出され、いわゆるボトムエミッションタイプのＥＬ表示装置が得られる。素子の上部電極を光透過性とし、下部電極の下に反射層等を設けることで素子の上部電極側から外部に向けて光を射出するいわゆるトップエミッション型のＥＬ表示装置にも本実施形態は適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置の概略構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る表示装置の１画素を構成するサブピクセルの回路構成例を示す図である。
【図３】１画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つのサブピクセルのレイアウト例を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表示装置の画素のレイアウト例を示す図である。
【図５】白色発光の有機ＥＬ素子に得られる発光スペクトルの一例を示す図である。
【図６】図４のＸ−Ｘ線に沿った概略断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  発光表示装置、１２  画素、１４，１６，１８，２０  サブピクセル、２８  ＥＬ素子、３０  発光領域、３２，３６  ＴＦＴ、３４  保持容量、５０  ガラス基板、５２  バッファ層、５４  ゲート絶縁膜、５６  層間絶縁膜、５８  ソース電極、６０  ドレイン電極、６２  カラーフィルター、６４  平坦化膜、６６  透明電極、６８  ホール輸送層、７０  有機発光層、７２  電子輸送層、７４  発光素子層、７６  金属電極、７８  平坦化膜、８０ サブピクセルの交点。
【図１】
2005129504.tif 000003
【図２】
2005129504.tif 000004
【図３】
2005129504.tif 000005
【図４】
2005129504.tif 000006
【図５】
2005129504.tif 000007
【図６】
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